Sotto il termine Le citochine si riassume un gruppo molto differenziato di peptidi e proteine che, in quanto sostanze messaggere, hanno un'influenza significativa sulle reazioni immunitarie da parte delle cellule del sistema immunitario innato e adattativo.
Le citochine includono interleuchine, interferoni, fattori di necrosi tumorale e altri polipeptidi o proteine. Le citochine sono per lo più - ma non esclusivamente - formate da cellule del sistema immunitario e si agganciano a speciali recettori delle varie cellule del sistema immunitario per ottenere la necessaria attivazione delle cellule bersaglio.
Cosa sono le citochine?
Il sistema immunitario umano è costituito principalmente da due componenti, il sistema non specifico, fissato geneticamente e la difesa immunitaria adattativa acquisita.
La componente geneticamente modificata del sistema immunitario può rispondere in pochi minuti. Ciò include, ad esempio, anche reazioni infiammatorie e fagocitosi. La difesa immunitaria adattativa è molto più lenta nelle sue risposte immunitarie, ma il suo vantaggio è che può adattarsi alle sfide poste da nuovi patogeni a cui il sistema immunitario innato non ha risposta. Le cellule di entrambe le parti del sistema immunitario - paragonabili ai compiti di polizia - devono reagire rapidamente e in modo appropriato a situazioni imprevedibili uccidendo germi patogeni o abbattendo sostanze nocive.
Il controllo necessario delle cellule immunitarie coinvolte viene assunto dalle citochine, che sono per lo più rilasciate dalle cellule immunitarie stesse. Si tratta di proteine o polipeptidi che si legano come sostanze messaggere a specifici recettori delle cellule bersaglio. Le citochine non devono entrare nella cellula bersaglio per indurre la cellula a rispondere come richiesto. Il “messaggio” di una citochina può contenere, ad esempio, la stimolazione della riproduzione attraverso la divisione, la proliferazione, o l'istruzione a differenziarsi in uno stadio attivo.
Anatomia e struttura
Le risposte immunitarie sono molto differenziate e complesse, per cui il controllo del sistema immunitario, analogamente, deve consistere in messaggi o istruzioni differenziati.
Poiché ogni sostanza messaggera può trasmettere solo un'istruzione specifica a cellule bersaglio specificate, il numero di sostanze messaggere note che vengono contate tra le citochine è molto grande. Cinque diversi gruppi di sostanze costituiscono la classe delle citochine. Questi sono interferoni (IFN), interleuchine (IL), fattori stimolanti le colonie (CSF), fattori di necrosi tumorale (TNF) e chemochine.
Gli interferoni, le interleuchine e le sostanze che sono annoverate tra i fattori stimolanti le colonie sono principalmente proteine a catena relativamente corta o polipeptidi formati da circa cento a seicento amminoacidi. Il gruppo delle chemochine è costituito da proteine a catena ancora più corta con meno di 100 fino a un massimo di 125 aminoacidi, così che quasi tutte sono polipeptidi. Una proprietà comune delle citochine è che non devono penetrare nella cellula per essere stimolate, ma che si agganciano solo a speciali recettori che sporgono dalla membrana cellulare per essere efficaci.
Funzione e compiti
Le singole sostanze che appartengono a uno dei gruppi di citochine hanno funzioni e compiti diversi. Tuttavia, tutte le attività possono essere correlate al controllo e all'influenza del sistema immunitario ereditato e acquisito. Gli interferoni vengono rilasciati principalmente dai leucociti come macrofagi e monociti. Stimolano le cellule a produrre proteine speciali che hanno proprietà antivirali e antitumorali e quindi hanno un effetto immunostimolante.
Le interleuchine consentono ai globuli bianchi (leucociti) di comunicare tra loro per controllare la difesa concentrata e le reazioni infiammatorie insieme al fattore di necrosi tumorale alfa. Ciò include anche effetti sistemici come l'attivazione della febbre e l'aumento della permeabilità, che in alcuni casi può anche portare a condizioni pericolose se il sangue può penetrare nei tessuti a causa dell'aumentata permeabilità dei vasi sanguigni. I fattori stimolanti le colonie includono fattori di crescita dei globuli bianchi e rossi. Sostanze come l'eritropoietina (EPO), nota anche come agente dopante proibito, e la trombopoietina sono tra queste.
Il fattore di necrosi tumorale è una sostanza messaggera multifunzionale che viene rilasciata principalmente dai macrofagi. Il TNF può controllare le attività di varie cellule immunitarie. Il TNF può, ad esempio, avviare l'apoptosi (morte cellulare), ma anche causare proliferazione cellulare, differenziazione cellulare e rilascio di ulteriori citochine. Le chemochine sono costituite da piccole proteine segnale che possono far migrare le cellule verso la più alta concentrazione di chemochine. Tali migrazioni possono essere osservate nei siti di infiammazione locali con un accumulo di alcune cellule immunitarie.
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Il controllo molto differenziato e complesso da parte delle citochine suggerisce che potrebbero esserci anche reazioni errate con effetti sul sistema immunitario. Le risposte immunitarie possono, ad esempio, essere troppo deboli o troppo forti, oppure mal indirizzate.
I disturbi del sistema immunitario possono manifestarsi per via endogena, cioè senza alcuna influenza esterna riconoscibile o per effetto di germi patogeni o sostanze tossiche. Le reazioni eccessive tipiche del sistema immunitario con danni alla salute da lievi a gravi sono reazioni allergiche. Una forma speciale di risposta immunitaria allergica è lo shock anafilattico, che può espandersi in un tempo molto breve da una reazione immunitaria locale a una reazione sistemica con una condizione pericolosa per la vita a causa del rilascio di grandi quantità di sostanze messaggere infiammatorie .
Altrettanto note come reazioni allergiche eccessive del sistema immunitario sono reazioni autoimmuni mal indirizzate che sono dirette contro il tessuto stesso del corpo perché le cellule del tessuto non possono "identificarsi" correttamente e sono quindi viste come estranee o perché le citochine non possono classificare le cellule come proprie del corpo a causa dei loro malfunzionamenti. Le malattie autoimmuni tipiche e relativamente comuni sono la poliartrite e l'artrite reumatoide. Vi è un aumento dell'accumulo di interleuchina-1 nelle articolazioni, così che la sostanza cartilaginea viene scomposta più di quanto non si accumuli.
Processi simili possono avvenire nelle ossa se gli osteoclasti degradanti vengono sempre più attivati senza che gli osteoblasti che costruiscono l'osso siano in grado di compensare la degradazione. Un esempio di reazioni immunitarie mal indirizzate causate da germi patogeni è l'immunodeficienza acquisita dell'AIDS, che viene innescata dal virus HIV attraverso l'attacco alle cellule T helper.
